Το Βυζαντινό Μουσείο Ιωαννίνων εγκαινιάστηκε το 1995. Η κεντρική συλλογή του στεγάζεται στο χώρο του τέως «βασιλικού περιπτέρου», το οποίο κτίστηκε το 1958 από τον ελληνικό στρατό, στο κέντρο της νοτιοανατολικής ακρόπολης του κάστρου των Ιωαννίνων. Στον ίδιο χώρο, κατά τη βυζαντινή εποχή, υψωνόταν ο μητροπολιτικός ναός των Ταξιαρχών με τις κατοικίες των αρχόντων γύρω του, ενώ αργότερα, στα τέλη του 18ου αιώνα, χτίστηκε το σεράι του Αλή Πασά.
Στις επτά αίθουσες του Μουσείου εκτίθενται ευρήματα ανασκαφών (γλυπτά, νομίσματα, κεραμική), αποτοιχισμένες τοιχογραφίες, εικόνες και κειμήλια από όλη την Ήπειρο. Χρονολογικά τα εκθέματα καλύπτουν τη βυζαντινή και μεταβυζαντινή περίοδο, από τον 4ο έως τον 19ο αιώνα.
Σε τμήμα του σεραγιού, το λεγόμενο «Θησαυροφυλάκιο» στεγάζεται η έκθεση αργυροχοΐας του Μουσείου, που φιλοξενεί εκθέματα από τις δωρεές Αρχιεπισκόπου Σπυρίδωνος, Ιωαννίδη και Βελή-Δογορίτη. Στο Φετιχιέ τζαμί, το βόρειο τμήμα της αίθουσας προσευχής και ο εξώστης φιλοξενούν έκθεση εποπτικού υλικού που αφορά στο ίδιο το μνημείο, στο μνημειακό σύνολο του κάστρου των Ιωαννίνων αλλά και στο ευρύτερο ιστορικό και καλλιτεχνικό γίγνεσθαι της εποχής, καθώς και στην ιστορική προσωπικότητα με την οποία συνδέεται η σημερινή μορφή του τζαμιού, τον Αλή Πασά.
Στο ανακαινισμένο συγκρότημα των στοών, που βρίσκεται βορείως της κεντρικής πύλης του κάστρου, υπάρχει έκθεση αφιερωμένη στο κάστρο Ιωαννίνων και την ιστορία του.
